[实用新型]一种带有止挡结构的双层mems硅压力芯片

说明书

本实用新型揭示了一种带有止挡结构的双层mems硅压力芯片，该双层mems硅压力芯片包括三层结构，即上层硅片、玻璃粉层和下层硅片，所述上层硅片设置于玻璃粉层的上方，所述玻璃粉层设置于下层硅片的上方，上层硅片、下层硅片与玻璃粉层所包围的部分为空腔。本技术方案通过用双层结构保护了下层硅片，防止下层硅片由于过度形变导致破损失效，可以有效解决过载失效的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种带有止挡结构的双层mems硅压力芯片，可用于压力传感器技术领域。

背景技术

目前的单管压力传感器主要分为正压和背压两种形式，即压力正向施加于传感器芯片和背向施加于传感器芯片从而完成对压力的测试，但这两种都存在在施加过载压力的情况下，用于测试的膜片容易出现破损失效的状况，特别是应用于如柴油机的油箱、进气歧管等需要承受较大压力的部件，过载失效问题特别突出，为了解决这一问题，仅仅通过改变膜片的厚度来增强所能承受的压力的实用性和有效性并不强，还会大大增加体积和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种带有止挡结构的双层mems硅压力芯片。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：一种带有止挡结构的双层mems硅压力芯片，该双层mems硅压力芯片包括三层结构，即上层硅片、玻璃粉层和下层硅片，所述上层硅片设置于玻璃粉层的上方，所述玻璃粉层设置于下层硅片的上方，上层硅片、下层硅片与玻璃粉层所包围的部分为空腔。

优选地，所述上层硅片的厚度为400～500μm，所述下层硅片厚度为20～120μm，所述玻璃粉层的厚度为40～100μm。

优选地，该双层mems硅压力芯片用于表压测量时，空腔内填充为空气，该双层mems硅压力芯片用于绝压测量时，空腔内填充为真空。

优选地，所述下层芯片上设置有惠斯通电桥，所述惠斯通电桥包括压敏电阻R1、压敏电阻R2、压敏电阻R3和压敏电阻R4，压敏电阻R1和压敏电阻R4在压力差的作用下，发生形变且变长，电阻增大，分别变为R1+ΔR和R4+ΔR；压敏电阻R2和压敏电阻R3在压力差的作用下，发生形变但变短，电阻减小，变为R2-ΔR和R3-ΔR，输出电压正端5与输出电压负端6出现电压差。

优选地，所述压敏电阻R1和压敏电阻R2串联组成电桥的左半支，电桥的输出电压负端6位于压敏电阻R1和压敏电阻R2之间，压敏电阻R3和压敏电阻R4串联组成电桥的右半支，电桥的输出电压正端5位于压敏电阻R3和压敏电阻R4之间，电桥的左半支和右半支通过并联实现电桥的连接。

优选地，对下层硅片施加外加压力P1，在正常的工作范围内时，该芯片的结构发生变化，下层硅片发生形变弯曲，下层硅片中的压敏电阻R1、R2、R3、R4发生相应形变，正常的工作范围为施加的压力P1导致下层硅片的形变量小于下层硅片厚度的三分之一。

优选地，在过载状态下，对下层硅片施加的压力超过正常工作的压力值时，该芯片的结构发生变化，下层硅片发生严重形变弯曲，下层硅片直接与上层硅片接触，位于下层硅片中的压敏电阻R1、R2、R3、R4发生最大形变，过载工作范围为施加的压力P2导致下层硅片的形变量大于下层硅片厚度的三分之一。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：本技术方案通过用双层结构保护了下层硅片，防止下层硅片由于过度形变导致破损失效，这种结构因此也可称之为止挡结构，可以有效解决过载失效的问题。

一般的压力传感器芯片所能承受的最大过载压力为满压力量程的3～5倍，但采用本实用新型的带有止挡结构的双层mems硅压力芯片则可承受高达满压力量程的10倍的压力，有效保护膜片，减少失效情况的发生。

附图说明

图1为本实用新型的一种带有止挡结构的双层mems硅压力芯片常态下的结构示意图。